关于超声波焊接生产的产能提升与改善--工业工程专业综合课程设计报告.doc

工业工程专业 综合课程设计报告 题题 目：目：关于超声波关于超声波焊焊接生接生产产的的产产能提升与改善能提升与改善 (副副标题标题)： ： 指指导导教教师师： ： 王益祥王益祥 #大学机械工程学院 姓姓 名：名： 学学 号：号： 日日 期：期：2015 年年 9 月月 1 日日2015 年年 10 月月 10 日日 0 工业工程专业综合课程设计报告工业工程专业综合课程设计报告 摘要：摘要：本文首先介绍了选题的背景、目的及意义，接着介绍了提高产能和生产 效率在国内外研究发展现状，就罗杰斯企业超声波焊接车间生产模式及其不足 进行分析和研究。运用 IE 的思想及方法，以提高焊接车间的人、机效率，减少 七大浪费，将理论与实践相结合,着力将把工业工程中的时间研究、程序分析、 操作分析及物流设施规划等方法和思想引入现场管理改善过程中，将工业工程 知识与生产现场有效结合。运用 IE 的观点和理论技术，为企业找到正确的改善 方法和实现利益最大化的途径。 关键字：关键字：工业工程；秒表测时法；标准作业时间；设施规划 1 Abstract:This paper first introduced the background, purpose and meaning of the topic, then introduced the present situation and development of increasing capacity and production efficiency at home and abroad. Using the Rogers welding plant to improve and analysis its production pattern. The idea of using industrial engineering and concept to improve the welding plants manpower, machine efficiency and reduce the seven wastes. Combining theory with practice, focusing on the industrial engineering of the time study, program analysis, operation analysis, logistics facilities planning methods and ideas are introduced into the production site management improvement. Combining the industrial engineering with production site effectively. Using the IE views, theory and technology to help the enterprise find the correct improving methods and the effective way to achieve maximum profits. Keywords: industrial engineering; stopwatch measuring; standard operating time; logistics facilities planning 2 目目 录录 一一.绪论绪论.4 1.1选题的背景、目的及意义4 1.2国内外研究发展状况5 1.2.1 国外研究发展状况5 1.2.2 国内研究发展状况6 1.3本文主要研究内容7 二二.相关理论知识相关理论知识.8 2.1特性要因图（鱼骨图）8 2.2工作研究9 2.2.1 程序分析10 2.2.2 动作分析11 2.2.3 作业测定12 2.3秒表时间研究12 2.5设施规划布置与设计13 三三.企业与项目简介企业与项目简介.14 3.1企业简介14 3.2车间简介及存在问题14 3.3项目简介17 3.4技术路线18 四四.现场分析与改善现场分析与改善.19 4.1现状调查19 4.1.1 总工作抽样19 4.2时间研究及标准时间的确定19 4.2.1 工序测时19 4.2.2 确定现有标准时间20 4.2.3 其他相关时间数据收集21 4.3提出改善措施22 4.4确定有效的改善措施及标准时间23 4.4.1 有效措施的确定23 4.4.2 确定改善后的标准时间及产能提升24 4.5改善成果验收与确认26 五五.设计中存在的不足设计中存在的不足.30 六六.心得与体会心得与体会.31 七七.参考文献参考文献.32 3 一、绪论一、绪论 1.11.1 选题的背景、目的及意义选题的背景、目的及意义 现代工业社会离不开生产。工业工程（IE）与人类社会工业化进程一起， 已经走过了一百多年的历史，对人类社会，尤其是西方的经济和社会发展产生 了巨大的推动作用。世界上诸多工业发达国家，如美国、德国、日本、英国等， 其经济发展都与其雄厚的工业及其工业工程（IE）的实力有着密切的联系。在 美国，工业工程（IE）与机械工程、电子工程、土木工程、化工工程、计算机、 航空工程一起，并称为七大工程，可见它的独特性和重要性【1】。工业工程 （IE）在上述工业化国家受到了工业界的普遍重视，其原因就是因为工业工程 （IE）直接面向企业的生产运作过程；它与数学、人因学、经济管理、各种工 程技术有着密切的关系，以系统工程为哲理，以运筹学等数学方法为理论基础， 以现代信息技术为工具，用工程量化的分析方法对包括制造业、服务业在内的 由人、物料、设备、能源、信息等多种因素所组成的各种复杂的企业或组织系 统中的实际工程与管理问题进行定量、系统的分析、设计与优化，从而实现系 统的最大效率和效益【2】。 工业工程（IE）最早期的成果就是“福特生产方式”，近三十年里，各种 先进的生产模式层出不穷，如对日本汽车工业发展及至全世界制造业产生重要 影响的准时生产方式（Just In Time-JIT）、精益生产方式（Lean Production）， 具有美国信息时代生产制造特征的敏捷制造方式（Agile Manufacturing），以及 现在人们谈论很多的大规模定制生产方式（Mass Customization）。这每一种生 产方式，都极大地影响着整个企业的运作，通过改善企业的业务流程，改变和 发展了企业的经营方式，从而推动了全人类近半个世纪的高速发展【3】。工业 工程（IE）是唯一一门以系统效率和效益为目标的工程技术，因此成为其它工 程所不能替代，同时又对其它工程互补性很强的一项的综合性边缘学科。 我国的工业基础是相对薄弱的，特别是制造业的管理基础相对于工业发达 国家具有较为明显的差距。在困扰国企的所有问题中，体制和生产率问题是有 待解决的主要问题。显然，生产率的提高主要取决于生产过程中如何充分发挥 生产要素的作用，提高效率。工业工程（Industrial Engineering，简称 IE）作为 企业的效益生命线，己被我国各界人士广泛认识。在过去的三四十年里，由于 内外部的各种条件的制约，使得 IE 在我国未能系统推广。今天要发展社会主义 市场经济，就必须恢复企业配置生产要素的功能，加强利用 IE 的思想和观念， 4 使企业的各项生产活动有序协调地运行，从而达到提高企业抗击市场风险的能 力。 1.21.2 国内外研究发展状况国内外研究发展状况 1.2.11.2.1 国外研究发展状况国外研究发展状况 早在 19 世纪末 20 世纪初，美国工业急速发展，工厂由家庭小作坊向社会 化大生产转变，劳动力严重不足，同时当时的工业生产通常很少有生产计划和 组织，生产一线的管理人员对工人作业只是口头指导，工人作业通常很少受训 练，作业方法很少得到提高和改进。即使有所改进也完全由工人各自自发，分 散的个人活动，管理人员的工作和方法缺乏科学性和系统性。以泰勒和吉尔布 雷诺为代表的一批工业管理先驱就提高生产率和产能，降低成本进行了卓有成 效的研究，开创科学管理和有效地作业方法，为工业工程的产生奠定了基础， 开辟了道路。1908 年美国宾州大学首次开设了工业工程课程，后来又成立了工 业工程系，1917 年美国成立了工业工程师协会。此后有人主张把当时从事动作 研究、时间研究等提高劳动生产率的各种研究工作，从管理职能中分离出来， 由懂得工程技术的人员去进行，逐步形成了一批将工程技术和管理相结合的工 业工程工程师【4】。 1924 年休哈特著有统计质量管理一书，根据统计学的抽样理论提出一 种统计的质量管理方法，即 MTM 法，以解决质量控制问题。第二次世界大战期 间及其后一段时间，MTM 法逐步被普遍采用。工作研究、工作简化、质量控制、 人事评价与选择、工厂布置、生产计划、材料管理等都已正式成为工业工程的 主要内容。这一时期运筹学也得到了很大程度的发展。专家们运用运筹学为战 役决策提供可行性方案。第二次世界大战后，根据经济建设和工业生产发展的 需要，工业工程相关原理与运筹学得以结合，为学科提供了更为科学的方法基 础，使其技术内容得到了极大的丰富和发展。另外，计算机的广泛运用也为工 业工程提供了有效可行的技术手段【5】。 二战期间和其后的一段时间内，工作研究（包括时间研究与方法研究）、 质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划等都已正式成为工业工程的 内容。随着制造业的发展，费希（J.Fish）开创了工程经济分析的研究领域； 战后由于经济建设和工业生产发展的需要，使得工业工程与运筹学结合起来， 并为工业工程提供了更为科学的方法基础，工业工程的技术内容得到了极大的 丰富和发展。1948 年，美国正式成立了工业工程师学会。五六十年代，美国许 5 多大学先后成立了工业工程系，到 1975 年，已有 150 多所大学开设了工业工程 课程【6】。 运筹学（OR 发生影响的时期(40 年代中期-70 年代)IE 进入成熟期。40 年 代中期，英、美两国发表了关于运筹学成果的资料，立刻受到 IE 工作者的注意。 OR 是包括数学规划、优化理论、排队论、存贮论、博弈论等理论和方法在内的 比较系统的学科体系，可以用来描绘、分析和设计多种不同类型的运行系统， 寻求最优结果。运筹学的诞生为 IE 学科的发展奠定了理论基础。目前，已经有 一些运筹学软件（包括微软的 Excel）可供各种实际问题使用，效率比较高， 这为 IE 问题求解的定量化和精细化提供了有力的工具【7】。 许多企业的现场管理优化，都只是强调个别管理方法的应用，注重部分生 产要素的优化或局部的优化，而没有按照系统论的观点，从整体上来考虑现场 管理的全面优化，因而不能实现现场管理的整体效能最佳，综合效益最高。工 业工程的目标就是使系统投入的要素得到有效利用，降低成本，保证质量和安 全、提高生产效率，获得最佳效益。具体地讲就是通过研究、分析和评价，对 人机系统的每个组成部分都进行设计(包括再设计或改善)，再将各个部分有机 联合起来，设计出系统整体，以实现生产要素合理配置，优化运行，保证以低 成本、低消耗、安全、优质、准时、高效地完成任务【8】。 信息时代的大背景下，国外 IE 的应用现状是：广泛采用系统工程技术、控 制理论和技术、计算机辅助管理及信息系统的支持条件，生产系统普遍建立起 完善的计算机信息网络，从而使大规模生产系统的投资分析、决策分析、信息 控制能够更加迅速、准确、及时地完成；突出研究生产率提高和质量监测与控 制，综合分析生产环境与条件，测定与改进生产方法，有效地提高效率与质量； 重点转向集成制造；IE 与运筹学以及 IE 与系统工程的结合。从 IE 的发展历史 看，美国是 IE 的发源地，60 年代后期开始形成以 MRP、闭环 MRP、MRPII 为 代表的美国 IE 模式，90 年代刮起了 BPR 旋风。IE 为美国的经济发展起到了重 要作用。日本的 IE 最初也是从基础 IE 开始的，在 6070 年代创立了 TQC 模 式，70 年代以来，推出了以 JITLP 为代表的日本 IE 模式。从功能演变轨迹 我们可以发现，IE 正发展为：运用规划、设计、评价与预测、改进与创新等职 能实现整体优化，把生产制造系统或服务运作系统中要素资源集成到产品、服 务或项目的整个寿命期内，使系统的可获利性、效率、适应性、响应能力、质 量同产品与服务在其寿命期内不断改进和提高，以赢得竞争优势。目前各国都 根据自己的国情形成了富有自己特色的工业工程体系【9】。 6 1.2.21.2.2 国内研究发展状况国内研究发展状况 我国的工业企业由于历史的原因，受前苏联影响极大，工业布局和企业管 理大都采用苏联模式，生产过程组织工艺专业化为主，大量的职能车间和处室 是其主要特征，而欧美大多采用对象专业化，独立的产品车间和流水线生产是 其主要特征。通过学习、引进国外先进的技术和经验，可以帮助我们解决一些 问题，但问题的最终解决还是要靠我们自己。建设有中国特色的工业工程学科 体系，有助于改善我国工业企业现状，缩小与世界发达国家的差距，增强企业 在国际市场的竞争力，促进国民经济的飞速发展。 工业工程的许多知识在我国早有应用。80 年代初，国家经委在全国推广的 网络计划技术、全面质量管理价值工程等现代管理 l8 法。但因为当时工业工程 在我国尚未成为一门独立的学科，这些方法均被未纳入管理体系。相对于欧美 各国工业工程用的普及，工业工程在我国的应用可以说是“点多、线少、面没 有”。但是真正 IE 的推广和应用是改革开放以后，当前我国发展工业工程的一 项重要工作是是人才培养。今天工业工程在很多领域（医院、消防、政府、航 空）等已得到广泛应用。最近 IE 的发展倾向是源流管理。以前的 IE 所要解决 的问题是对已经设计好的产品在生产过程中如何改善的问题。但是在现在的超 竞争时代中、更重要的是在产品开发时如何按照 IE 的原则设计出效率更好的产 品。设计部门将 IE 的原理编入设计中，由生产部门把握是否可行并进行指导及 改善的时代已经到来。随着数码模拟技术等 IT 技术的发展，这些都变成了可 行。在国外，系统工程(System Engineering)、作业研究 （Operation Research)已经成为工业工程的延伸利用它们来解决那些存在于企 业经营的大而复杂的问题。这个趋势无疑也将是我国的工业工程研究和应用发 展方向。 1.31.3 本文主要研究内容本文主要研究内容 本文运用工业工程的基础理论，分析了 IE 在国外的发展趋势及国内使用现 状，就罗杰斯（苏州）科技有限公司现有的生产模式及其不足进行分析和研究。 运用工业工程的思想及理念，通过动作研究、时间研究、生产系统人机操作分 析和设施规划等问题进行改善。理论与实践相结合,着力将把工业工程中时间研 究、动作分析、标准作业等方法和理念引入生产现场管理改善过程中，提高企 业的经济。本文主要工作内容如下： 7 1.首先讲述了课题来源及提高产能和生产效率重要意义，再介绍了提高产能和 生产效率在国内外研究发展现状，简单介绍了本文的主要工作内容。 2.通过对生产现场现状调查抽样和 5W1H 技术进行分析和评价，提出了相应的实 施和改善方法。 3.对零件加工工艺进行流程程序分析，并通过方法研究和时间研究找出制约企 业发展的瓶颈工序，对生产线进行了平衡。 4.对车间设施布局和物料搬运进行了优化与改善研究，并提出了相关的方案进 行评价。 二、相关理论知识二、相关理论知识 2.12.1 特性要因图特性要因图10 10 特性要因图：又称鱼刺图或因果图，是指有系统地整理工作的结果和原因。换 句话说，它是一种针对特性来分析其要因所带来的影响，以便追求原因的 QC 手 法。 主要作用：(1). 整理问题； (2). 追查着真正原因； (3). 寻找对策 主要类型： A、整理问题型鱼刺图（各要素与特性值间不存在原因关系，而是结构构成 关系,对问题进行结构化整理） B、原因型鱼刺图（鱼头在右，特性值通常以“为什么”来写） C、对策型鱼刺图（鱼头在左，特性值通常以“如何提高/改善”来写） 鱼刺图的形式：需用脑力激荡法，启发每个人的思路，发掘问题的原因所在， 绘制在鱼骨图上，“骨”表示分类，“刺”表示细目，使问题的原因纲目分明， 设法解决最重要的原因，原因消除后，将对策标准化，鱼骨图实例如图 2.1.1。 8 图 2.1.1 2.22.2 工作研究工作研究11 11 工作研究又称基础 IE，工作研究主要包括方法研究和作业测定两大技术。 方法研究在于寻求经济有效的工作方法，主要包括程序分析、作业分析和动作 分析。而作业测定是确定各项作业科学合理的工时定额，主要包括秒表测时、 工作抽样、预定动作时间标准法和标准资料法。 方法研究主要是通过对现行工作方法的过程和动作进行分析，从中发现不 合理的动作或过程并加以改善。作业测定这种方法的主要用途是建立工作的时 间标准。用秒表观察和测量一个训练有素的人员，在正常发挥的条件下各个工 作单元所花费的时间，再考虑到正常发挥的程度和允许变动的幅度，以决定标 准时间。 工作研究常用的分析技术是“5W1H”和“ECRS 四大原则”。具体介绍如下。 “5W1H”提问技术是指对研究工作及每项活动从目的、原因、时间、地点、人 员、方法上进行提问，为了清除的发现问题可以连续几次提问，根据提问的答 案，弄清问题所在，并进一步探讨改进的可能性。“5W1H”提问方法如表 2.2.1 所示： 考察点第一次提问第二次提问第三次提问 目的做什么What 是否必要有无更适合对象 原因为何做Why为什么要这么做是否不需要做 9 时间何时做When 为何需要此时做有无更合适时间 地点何处做Where为何需要此地做有无更合适地点 人员何人做Who为何需要此人做有无更合适的人 方法如何做How为何需要这样做有无其他更合适 的方法和工具 表 2.2.1 表 2.2.1 中前两次提问在于弄清问题现状，第三次提问在于研究和探讨改 进的可能性。改进时一般遵循对目的进行取消，对地点、时间、人员进行合并 或重排，对方法进行简化的原则，即“ECRS”原则。具体运用情况如表 2.2.2 所示。 原则目标实例 取消（Eliminate）是否可以不做 如果不做 会怎么样 省略检查 通过变换布局省略搬运 合并（Combine）2 个及以上的工序内容是 否可以合并起来 同时进行 2 个及以上的 加工作业同时进行加工 和检查作业 重排（Rearrange）是否可以调换顺序变换加工顺序提高作业 效率 简化（Simple）是否可以更简单进行流程优化 实现机械 化或自动化 表 2.2.2 2.2.12.2.1 程序分析程序分析12 12 程序分析：是依照工作流程，从第一个工作地到最后一个工作地，全面地 分析有无多余、重复、不合理的作业，程序是否合理，搬运是否过多，延迟等 待是否太长等问题，通过对整个工作过程的逐步分析，改进现行的作业方法及 空间布置，提高生产效率。 程序分析按照研究对象不同，可以分为：工艺程序分析、流程程序分析、 布置与经路分析以及管理事务分析四中种。 程序分析的工作流程一般由五种基本活动构成，即加工、检查、搬运、等 待和储存。为了能方便、迅速、正确的表示工作流程，便于分析研究，如表 2.2.1.1 所示的五种符号分别表示这五种基本活动。 10 符号名称表示的意义例如 加工指原材料、零件或半成品按照 生产目的的承受物理、化学、 形态、颜色等的变化 车削、磨削、炼钢、搅拌、 打字等都属于加工 检查对原材料、零件、半成品和成 品的特性数量 进行测量。或者说将目的物与 标准物对比，并判断是否合格 的过程 对照图样检验产品的加工 尺寸、查看仪器盘、检查 设备的正常运转状况 搬运表示工人、物料或设备从一处 向另一处在物理位置上的移动 过程。 物料的运输、操作工人的 移动 D等待或 暂存 指在生产过程中出现的不必要 的时间耽搁 等待被加工、被运输、被 检验都属于等待 储存为了控制目的而保存货物的活 动 物料在某种授权下存入仓 库 表 2.2.1.1 2.2.12.2.1 动作分析动作分析13 13 动作分析：按操作者实施的动作顺序观察这动作，用特定的记号记录手、 眼为中心得人体各部位的动作内容，并将记录图表化，以此为基础，判断动作 好坏，找出改善点的一套分析方法。常用方法有：（1）目视动作观察法； （2）动素分析法；（3）影片分析法。 为了以最低限的疲劳获得最高的效率，寻求最合理的作业动作是应遵循的 原则。吉尔布雷斯提出了动作经济原则，并有后来的学者在他的基础上追加和 修改，确立了 3 类原则： 1）身体使用原则： a.双手同时开始并同时完成其动作； b.除规定的休息时间外，双手不应同时空闲； c.双臂的动作应对称、反向并同时动作； d.手的动作应以最低等级而又能获得满意的结果为好； e.尽量利用物体的惯性、重力等，如需用体力加以阻止时，应将其减至最 小程度； 11 f.变急剧转换方向的动作为连续曲线运动； g.弹道式的运动路线，比受限制、受控制的运动轻快、确实； h.建立轻松自然的动作节奏(或节拍)，可使动作流利、自发。 2）工作场所布置原则： a.工具物料应放在固定位置，使作业者形成习惯，可用较短时间自动拿到 身边； b.运用各种方法使用物料自动到达工作者身边； c.工具、物料应放在作业者面前或身边； d.尽量利用“坠落”的方法； e.工具、物料应按最佳次序排列； f.照明应适当，使视觉满意、舒适； g.工作台和作业的高度要适宜，应使工作者坐或立时都感到方便、舒适； h.工作椅的式样和座椅的高度要适宜，应可使工作者保持良好姿势。 3）工具、设备的设计原则： a.尽量解除手的动作，用夹具或脚踏工具代替； b.倘有可能，应将两种以上的工具组合成一种多功能的工具； c.工具、物料尽可能预先放在规定的位置； d.每个手指都进行特定的动作时，应按其固有的能力分工； e.设计手柄时应使之与手的接触面尽量大； f.机器上的杠杆、手轮及其他操作件的位置和机构的设计，要能做到使操 作者极少变动姿势时就能以最高的效率操作。 本文主要采用上述原则中工作地布置原则和工具、设备的设计原则应用在 焊接产能改善中。 2.2.22.2.2 作业测定作业测定14 14 作业测定：又称工作衡量，是运用各种技术来确定合格工人按照规定的作业 标准，完成某项工作所需时间的过程。 所谓合格的工人，必须具备必要的身体素质、智力水平和教育程度，并具 备必要的技能和知识，接受过某项工作特定方法的完全训练，能独立完成所从 事的工作，并在安全、质量和数量方面达到令人满意的水平。 按照规定的作业标准是指工人按照经过方法研究后制定的标准的工艺方法 和科学合理的操作程序完成作业。此外，还应使生产现场的设备、工位器具、 材料、作业环境、人的动作等方面达到标准作业要求的状态。 作业测定的直接目的是科学制定合格工人按对顶作业标准完成某项作业所 12 需的标准时间，但这不是唯一和最终的目标。通过制定和贯彻作业标准时间、 促使生产者充分有效利用工作时间，减少无效时间，最大限度地提高劳动生产 率，才是作业测定所追求的目标。 2.32.3 秒表时间研究秒表时间研究14 14 秒表时间研究：也称直接时间研究密集抽样。他是在一段时间内运用秒 表或电子计时器对操作者的作业执行情况进行直接、连续地观测，把工作时间 和有关工作的其他参数，以及与标准概念相比较的对执行情况的评价等数据， 一起记录下来，并结合组织所指定的宽放政策，来确定操作者完成某项工作所 需的标准时间的方法。 秒表时间研究的特点：采用抽样技术进行研究。它是按随机的原则，抽选 总体中的部分单位进行抽查，以腿短总体的有关数据的方法。秒表时间研究是 以生产过程中的工序为研究对象，在一段时间内，按照预定的观测次数利用秒 表连续不断地测量操作者的作业，然后以此为依据计算该作业的标准时间。由 于观测的时间是限定的，而且是连续观察的，所以是密集型抽样。 由于测定时间的选择完全是随机的，无任何主观意图的影响，因此观测结 果应具有充分的代表性，且计算结果比较可靠。 2.52.5 设施规划布置与设计设施规划布置与设计15 15 对系统（工厂、医院、学校、商店等进行具体的规划设计，包括选址、平 面布置、物流分析、物料搬运方法与设备选择等，使各生产要素和各子系统 （设计、生产制造、供应、后勤保障、销售等部门）按照 IE 要求得到合理的 配置，组成有效的集成系统。涉及 SE、OR、工作研究、成组技术、管理信息系 统、工效学、工程经济学、计算机模拟等知识。布置(Layout)简单地说就是设 备配置。要高效地进行生产，需要高效、系统地布置必需的机械、综合配列原 材料、零件仓库、检验场所、货物的出入口等，以达到人和物流顺畅的目的。 在新建工厂（或工序）时，布置对整体效益起着决定性的作用，在允许的条件 下，应作最好的布置。由于技术进步，原有的生产方式不符合现在的需求，需 要改变现在的工序时也要重新进行布置。在进行布置时，需要考虑以下的原则： 1.统一原则：把工序中的四要素“人、机械、材料、作业方法”有机统一 起来，并充分保持平衡。 2.最短距离原则：配置时要使搬运距离、时间最短。 13 3.物流顺畅原则：使工序没有堵塞，物流顺畅。应仔细考虑生产批量的大 小，用地面积的限制等，并把直线式和 L 字型、U 字型、S 字型、星形等进行 比较研究，再做出综合判断。 4.利用立体空间原则：为有效利用空间，利用立体空间。 5.安全满意原则：布置使工作人员既能安全又能轻松作业。 6.灵活机动原则：面对工序的变化、物料搬运增减等变化，尽可能随机应 变，采取灵活措施。 三、企业与项目简介三、企业与项目简介 3.13.1 企业简介企业简介 罗杰斯公司(ROGERS CORPORATION)成立于 1832 年，至今已有 180 多年历史。 当年一位荷兰移民彼得 罗杰斯在康涅狄格洲曼彻斯特的一幢老式两层磨房内成 立了一家纸厂取名罗杰斯造纸公司。 经过一百多年的发展，现在罗杰斯公司已成为一家总部位于美国康涅狄格 洲罗杰斯镇的跨国企业，罗杰斯在苏州的工厂现已生产的产品包括:用于打印领 域的合成橡胶部件，用于汽车油箱等处的浮标检测器，广泛运用于通讯、计算 机、硬盘驱动器、运输、消费品等领域的工业用聚氨酯泡沫材料，用于轨道交 通、蜂窝通信基站等领域的配电定制分层母线排，用于通讯及汽车等领域的背 光 EL 灯片及驱动芯片。在未来几年里罗杰斯规划将先进线路板材料的生产也引 入中国。在 2005 年度亚洲业务计划会上，公司总裁宣布将苏州作为罗杰斯亚太 地区总部。 作为世界领先的特殊材料生产供应商和一个具有百年历史的公司，罗杰斯 公司在稳健投资的同时，重视员工及合资方的共同发展。秉承以科技作为竞争 优势的思想，注重技术、鼓励创新，致力开发新材料。 14 3.23.2 车间简介及存在问题车间简介及存在问题 PES 事业部是罗杰斯的五大事业部之一，主要致力于生产母线排，新能源 汽车线缆等定制化产品，车间自动化程度不高，需要人工进行部分操作。 暑期实习所在的超声波焊接车间，主要生产新能源汽车线缆，用于特斯拉 汽车上。车间主要员工有 12 人：焊接人员 3 人，剥线人员 2 人，切线人员 1 人， 修线人员 4 人，收车人员 1 人，站长 1 人。该车间主要所用焊接机有 2 台，分 别是 Telsonic043/44、Stapla045、（如图 3.2.1 所示）。产品主要由三类： 2173043、2173044、2173045（如图 3.2.2 所示），三种产品外观相同，主要区 别是线缆长度不一样（043044045)。Telsonic043/044 可以焊接生产 043/044 两种汽车线缆，Stapla045 只能焊接生产 045 汽车线缆。 除了主要的焊接机外，在加工汽车线缆时还需用到切线机，拉力测试机等。 切线机主要用于将线缆切成符合客户要求的长度的线缆，再由剥线人员对其进 行剥线；拉力测试机主要用于测试焊接的线缆拉力是否合格，若拉力过大，则 应减小焊接机的能量值以节约能源，若拉力过小则应增大能量值。 Telsonic043/04 4 Stapla045 图 3.2.1 045 043 044 图 3.2.2 15 三种产品的加工工艺流程相同，唯一的区别在于线缆长度的不同，因此主 要以线缆长度来区分三种产品，其中由于 043 与 044 线缆长度相近，很难区分， 因此车间采用给 043 线缆进行打点的方式来区分两种产品，对于 043 线缆打点 这个工序刚开始采用机器打点，但发现打点效果较差，故改为人工打点，因此 较为浪费时间，本文会在后面的改善中提出改善意见并实施，其中三种产品的 工序流程如下图 3.2.3 所示。 三种产品的具体工艺程序图如图 3.2.4 所示。 切线 剥线 装配 焊接 冷却 修线 检验 包装 图 3.2.3 装配 大铜板 小铜板固定长度的线缆 切线 检查尺寸 剥线 整理线缆 焊接小铜板 焊接大铜板 切割成型 打磨 抛光 折弯 镀锡 检验 切割成型 打磨 抛光 镀锡 检验 装配 最终检查 图 3.2.4 16 对于车间主要存在的问题，项目小组采用特性要因图法进行分析，从人、 机、料法、环五个方面进行展开调查，最终得出以下结论： 1）工人的焊接操作普遍较为熟练，但其中有多余动作，比如加工过程中注 来回移动小车，找寻物品，起身拿取物料，单手操作等等不经济的动作，造成 了时间，精力上的浪费。而且，操作顺序未按照标准作业指导书上的标准进行。 2）工人工作态度整体上良好，在工作期间，大部分能够遵守公司规章制度。 但有个别人员，在没到休息时间内随意离开岗位与他人攀谈、来回走动、抽烟。 工人操作随意、懒散。 3）在制品数量多，未能及时流转到下一道工序，造成了不必要的等待，影 响了生产率的提高。 4）现场 5S 做得不好。零件盒未贴标签，导致胡乱使用，现场显得混乱； 流转小车等设备未定置摆放，现场显得不整齐。 5）员工分工不明确，导致部分员工承担工作较多，部分员工较为清闲。 6）焊接铜板和线缆放置位置离操作者距离过远，增加了装配时间及员工疲 劳度。 17 3.33.3 项目简介项目简介 关于此次暑期实习所进行的项目，是对超声波焊接区域进行改善。主要运 用工业工程相关理论对现场存在的七大浪费进行消除，从而实现焊接产能的提 升。 项目名称：关于超声波焊接生产的产能提升与改善。 项目目标：提高 10%的焊接产能。 项目组成员：工艺工程师、技术员、生产主管等 项目时间：45 天。 改善项目目标： 现场是企业为顾客制造产品或提供服务的地方，是制造中心，是不断改善 的地方。因此根据目视结果，依据经验并结合企业需要，制定初步改善目标为： 1.现场物品科学合理摆放，依次进入每一道工序，是整个操作流程规范化， 使各工序之间秩序井然，不致延误、阻碍下一道工序的操作。 2.通过分析改善要缩短生产节拍使生产效率提高 10%。 3.改进车间设施布置。使生产完成一个周期物料移动路线减少，整个系统处 于高效地生产运作。 3.43.4 技术路线技术路线 针对项目制定如下项目进展过程： （1）考察超声波焊接车间生产现场； （2）收集与提高焊接产能有关的基础数据； （3）分析所收集的数据和生产现状； （4）提出改善点； （5）召开小组会议对改善点进行评估，确定合适的改善方案； （6）对改善方案进行实施控制； （7）验收改善结果并持续改进与控制。 18 4、现场分析与改善现场分析与改善 4.14.1 现状调查现状调查 4.1.14.1.1 总工作抽样总工作抽样 为了解罗杰斯（苏州）科技有限公司 PES 事业部超声波焊接车间的生产状 况，测定作业者的工作状态，调查各种作业活动事项的发生次数及发生率，就 需对作业进行工作抽样。通过工作抽样，对空闲比率进行研究时，可根据空闲 部分的组成，找出问题并进行改善。工作抽样观测结果如下表 4.1.1.1 所示。 观测项目7.157.167.17合计次数百分比 基本作业21622321565454.5% 辅助作业18417718554645.5% 商量工作50490.75% 等待614110.92% 上厕所789242% 19 维修524110.92% 离岗70657120617.16% 搬运57545216313.58% 合计4004004001200 对上述所得数据进行分析与改善：车间员工离岗率过高，达到 17.16%。工 作时搬运太频繁，达到 13.58%。离岗的主要内容是上下班前 20-30 分钟内的离 岗，领料，工人吸烟，上厕所等等，应制定明确的规章制度加强生产管理予以 消除。搬运频繁主要是操作过程中无聊以及半成品周转的搬运布置不合理，搬 运多，可重新对车间的 layout 进行改进。 4.24.2 时间研究及标准时间的确定时间研究及标准时间的确定 4.2.14.2.1 工序测时工序测时 工序测时以工序作业时间为对象，按操作顺序进行多次重复观察，并测量 其工时消耗的一种方法。测时的主要目的是用于研究、总结和推广先进生产者 的操作经验；同时为寻求合理的操作方法，确定合理的工序结构，测定工人完 成工序中各个组成部分的时间消耗量，为制定作业时间定额提供资料。 通过作业测定可以制定出用经济合理的方法完成工作所需的时间标准，达 到减少人员、机器设备的空闲时间的效果。 产品 043/44 相关工序的作业所用时间如表 4.2.1.1 所示。 工序号工序名称操作所用时间（s） 1切线8.652 2剥线20.068 3焊接(含装配时间）49.603 4修线34.250 5检验 45.730 表 4.2.1.1 产品 045 相关工序的作业所用时间如表 4.2.1.2 所示。 工序号工序名称操作所用时间（s） 1切线10.071 2剥线16.924 3焊接（含装配时间）54.656 20 4修线155.250 5检验62.134 表 4.2.1.2 4.2.24.2.2 确定现有标准时间确定现有标准时间 确定标准时间的方法：其中工作抽样法无法将作业细分，不适合这种类型 的作业测定；预定时间标准法有速度慢、成本高和操作难度大等缺点；标准资 料法工作量太大，要花费大量人力、物力和时间；而秒表时间研究法具有速度 快、操作简单、误差小等优点，因而应用的最为广泛。公司目前采取的也是这 种方法。正确使用该方法的前提是必须找到合格的适用对象，而该车间正好符 合条件。故本次作业测定采用秒表观测时间数据，之后选择合格的测试对象， 在每道工序选取操作规范的合格工人，对其进行至少 60 遍的数据测量，剔除不 合理数据取算术平均值（时间宽放率取 15%，评定系数取 1）；对操作复杂、费 时的工位需多次测量不同的合格工人，并根据历史产量数据分析验证所测时间 数据的准确性、合理性，对不合理的数据要再次测量确保结果的准确性。 由于本次项目的主要目标是提高 10%的焊接产能，因此只对焊接工序进行 研究并具体测时。为保证测量结果的准确性，将焊接工序细分为 6 步：a.装配 小铜板；b.焊接小铜板；c.卸载焊接半成品；d.装配大铜板；e.焊接大铜板；f.卸 载焊接成品。 对所测得的各类基础数据进行分析处理得到下表 4.2.2.1 所示。（相关基础 数据详见附件） 043/44045 备注 Loading time (S)/s12.73816.344 装配小铜板 Loading time (L)/s12.82318.2075 装配大铜板 Machine time(S)/s5.445.4735 焊接小铜板 Machine time(L)/s5.4916.171 焊接大铜板 Unloading time(S)/s5.5444.1 取出小铜板 Unloading time(L)/s5.5124.36025 取出大铜板 Changeover time /s120632 换模时间 C/O batch180360 周转批量 Pull test time125150 拉力测试时间 Pull test batch9090 拉力测试批量 Cycle time 49.60358.078 周期时间 21 表 4.2.2.1 因此可以根据标准时间公式： 标准时间=正常时间+宽放时间=正常时间*（1+宽放率） 正常时间=观测时间*评定系数 由以上数据及公式最终计算出现有条件下的标准时间如下表 4.2.2.2 所示 （评定系数取 1；宽放率取 15%）： 043/44045 观测时间（s）49.60358.078 标准时间（s）57.04366.790 4.2.34.2.3 其他相关时间数据收集其他相关时间数据收集 除了对与焊接直接相关的数据进行收集与整理，也对其他数据进行了收集， 如走动时间，去毛刺时间等，并经过长时间观察发现其中的规律与走动频率， 为了后续制定相关改善措施提供必要的基础数据，具体如下表 4.2.3.1 所示。 种类 043/44045 备注 M-PULL move time 388.2（60 次） 256.48（28 次） 焊接机到拉力测试机的走动时间 M-Copper move time 120（12 次）106（8 次） 焊接机到物料铜板处的走动时间 M-Cable move time 162.72（12 次） 86.55（8 次）焊接机到物料线缆处的走动时间 M-Car move time 468.72(24 次） 160.78（16 次） 焊接机到周转车处的走动时间 Fill in form/save data time 540（6 次）360（4 次） 填写流转卡，保存数据 Deburring 240（6 次）160（4 次） 去焊头毛刺 表 4.2.3.1 4.34.3 提出改善措施提出改善措施 由于焊接工序需要工人操作焊接机，焊接时间周期较短，故利用人机操作 分析不太准确合理，可根据在生产车间现场所测得的数据利用 5W1H 和 ECRS 原 则进行分析，对焊接工序的 6 步进行细化分析并系统化地提出相应改善意见。 要提高焊接生产 10%的产能，经过在现场的观察与结合所得数据的分析， 最终确定了两个改善方向：1.工艺方向；2.生产方向。所谓工艺方向，就是与 提高焊接产能直接相关的工艺过程的改善。所谓生产方向，对焊接工艺过程的 22 其他环节进行，如备料，搬运等。 对于工艺方向，在生产现场发现工人动作浪费严重，并未达到双手同时操 作，尤其是在焊接的等待时间内未做任何备料准备，浪费时间。故提出以下改 善意见： 1.在机器焊接过程中，操作人员右手可先取好下一次焊接所需铜板，可节 约时间 1.5 秒； 2.Stapla045 焊接机可在机器焊接过程中将下一次焊接所需条码扫描好， 可节约 4-5 秒； 3.扫码：将条码扫描器安装成固定式，减少操作人员拿取与放下扫描器的 时间，降低疲劳，节约 1.5-2 秒； 4.焊接后的目视检查频率减少为 15 片一次，可节约周期时间 1.5-2 秒左右。 对于生产方向，在生产现场发现工人分不够明确，物料放置位置与焊接人 距离较远，增加了装配时间。故提出以下改善意见： 1.焊接操作人员可将焊接所需铜板或线缆放置在正前方，便于拿取，可节 约时间 1-2 秒； 2.剥线人员或站长充当备料员的职责，减少焊接操作人员的来回走动，提 高机器的利用率； 3.推放小车由剥线或者站长来完成，减少焊接操作人员的来回走动，提高 机器的利用率； 4.提高焊接所需铜板的良品率，可反映给供应商，望其发货时能将不良品 挑出来，或让其他质检部门在进货时进行检验筛选，可节约 3-4 秒； 5.由操作人员填写流转卡，可改由剥线人员或者站长来填写，可减少机器 空闲时间（43/44：660s；45：460s）。 其他人因工程方向的改善措施： 1.43 线缆打点改善：做一个模具或者两块夹板，将切好的线缆放在其中整 齐排列，用笔从左到右划线； 2.剥线桌旁放置一个小型垃圾桶，用于剥线人员存放线缆皮，减少人员来 回走动，降低疲劳，节约时间； 3.为规范 45 线缆焊接时操作人员的脚（踩踏板）的放置，可在相应区域表 明； 4.可将焊接人员的座椅换成具有靠背的椅子，提高舒适度，进而增加效率; 5.剥线与切线人员交替工作（半天）。 23 4.44.4 确定有效的改善措施及标准时间确定有效的改善措施及标准时间 4.4.14.4.1 有效措施的确定有效措施的确定 对于以上提出的两个方向的改善措施进行分析，结合企业现有的生产条件， 最终确定了实际有效的改善措施如下： 工艺方向： 1.在机器焊接过程中，操作人员右手可先取好下一次焊接所需铜板，可节 约装配时间 3 秒； 2.焊接后的目视检查频率减少为 15 片一次，可节约卸载时间 3 秒。 生产方向： 1.焊接操作人员可将焊接所需铜板或线缆放置在正前方，便于拿取，可节 约装配时间 1.5 秒； 2.剥线人员或站长充当备料员的职责，减少焊接操作人员的来回走动，提 高机器的利用率； 3.推放小车由剥线或者站长来完成，减少焊接操作人员的来回走动，提高 机器的利用率； 4.由操作人员填写流转卡，可改由剥线人员或者站长来填写，可减少机器 空闲时间（43/44：660s；45：460s）。 4.4.24.4.2 确定改善后标准时间及产能提升确定改善后标准时间及产能提升 对于有效的改善措施进行分析，最终得出改善后的标准作业时间如下表 4.4.2.1 所示。 43/4445 备注 Loading time (S)/s11.23814.844 Loading time (L)/s11.32316.7075 改善：提前取好铜板 Machine time(S)/s5.445.4735 Machine time(L)/s5.4916.171 Unloading time(S)/s4.0442.6 Unloading time(L)/s4.0122.86025 改善：减少目视检查的频率 Changeover time /s120632 C/O batch180360 Pull test time125150 24 Pull test batch9090 Cycle time/s 43.603 52.078 观测时间 Standard time/s 50.143 59.889 标准时间 表 4.4.2.1 将改善前后的标准时间进行对比如下表 4.4.2.2 所示。 043/44045备注 标准时间（改善前） 57.04366.790无 标准时间（改善后） 50.14359.890无 产能提升12.09%10.33%理论值 表 4.4.2.2 由上表可以看出只采用 2 项改善措施理论上可以实现产能 10%以上的提高， 若将其与有效的改善措施应用于生产实际中，理论上的产能提升分析如下。 对于焊接生产每天分两个班，白班和夜班，每个班次 12 小时，且每班工人 有效工作时间为 10.7 小时。 焊接生产产能=焊接机有效运行时